JP2023504773A - AAV vector variants for ocular gene delivery - Google Patents

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Abstract

本発明は、アデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド配列並びに眼及び潜在的に他の組織への治療用導入遺伝子送達におけるそれらの使用に関する。【選択図】なしThe present invention relates to adeno-associated virus capsid polypeptide sequences and their use in therapeutic transgene delivery to the eye and potentially other tissues. [Selection figure] None

Description

本発明は、アデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド配列及び視細胞又は網膜色素上皮細胞を標的にする、眼への治療用導入遺伝子送達におけるそれらの使用に関する。 The present invention relates to adeno-associated virus capsid polypeptide sequences and their use in therapeutic transgene delivery to the eye that targets photoreceptors or retinal pigment epithelial cells.

光感受性の網膜光受容細胞(PR)の永久的な変性は、失明を引き起こす。視細胞の死は、色素性網膜炎(RP)においてなど、主にPR若しくは網膜色素上皮(RPE)細胞に局在する遺伝性突然変異、又は例えば加齢性黄斑変性(AMD)においてなど、視細胞の健康を冒す多因子性の状態によって誘発され得る。視細胞変性の多くの形態の原因となる遺伝子突然変異は、特定されており、治療用導入遺伝子の投与による介入を可能にしている。現行のPRを標的にする核酸ベースの療法は、PRに対する損傷が最小限である初期疾患ステージでのみ有効である。機能し得る網膜内層細胞に光感受性を与える、適した視覚遺伝子タンパク質を用いる遺伝子療法は、より後の疾患ステージでも視覚を回復させる可能性があり得る。医療現場において実用的なこのようなアプローチを行うために、遺伝子送達のためのより良好な網膜浸透力を有する改善されたベクターが必要とされる。 Permanent degeneration of light-sensitive retinal photoreceptor cells (PR) causes blindness. Death of photoreceptors can be caused by inherited mutations that are primarily localized to PR or retinal pigment epithelial (RPE) cells, such as in retinitis pigmentosa (RP), or, for example, in age-related macular degeneration (AMD). It can be triggered by multifactorial conditions that affect cellular health. Genetic mutations responsible for many forms of photoreceptor degeneration have been identified, allowing intervention by administration of therapeutic transgenes. Current PR-targeted nucleic acid-based therapies are effective only at early disease stages where PR is minimally damaged. Gene therapy with a suitable visual gene protein that confers light sensitivity to functional retinal lining cells may potentially restore vision even at later stages of the disease. To make such an approach practical in the medical setting, improved vectors with better retinal penetration for gene delivery are needed.

アデノ随伴ウイルス(AAV)をベースとする組換えベクターは、眼における治療用遺伝子導入の候補である。現在、AAVベクターは、典型的には、網膜下に投薬されている。しかしながら、網膜下投薬は、網膜厚及び視力の減少をもたらすことが示された。加えて、網膜下投薬は、注射液のかたまりに直接隣接する細胞においてのみ遺伝子導入及び発現を果たすが、有効な投与方法は、網膜の幅全体に沿って細胞に到達するべきである。眼のゼリー状の充填物(硝子体液)中への硝子体内注射は、網膜全体にベクターを送達する可能性を有するだけでなく、網膜下注射よりもかなり安全であり、技術的要求の厳しさがはるかに低い。しかしながら、神経網膜を硝子体液から分離する内境界膜(ILM)は、多くのAAV血清型の天然の受容体が豊富にあり、それによりAAVベクターに対して強固なバリアを築いている。硝子体内に送達された場合、ILM及び他の網膜のバリアを通してより良好に浸透する操作されたAAVベクターが、眼AAV遺伝子療法の有効性及び安全性を増加させるために必要とされる。 Adeno-associated virus (AAV)-based recombinant vectors are candidates for therapeutic gene transfer in the eye. Currently, AAV vectors are typically administered subretinally. However, subretinal medication has been shown to result in decreased retinal thickness and visual acuity. In addition, subretinal administration effects gene transfer and expression only in cells directly adjacent to the injectate mass, whereas an effective administration method should reach cells along the entire width of the retina. Intravitreal injection into the jelly-like filling of the eye (vitreous humor) not only has the potential to deliver vectors throughout the retina, but is also significantly safer and technically more demanding than subretinal injection. is much lower. However, the inner limiting membrane (ILM), which separates the neural retina from the vitreous humor, is enriched with natural receptors for many AAV serotypes, thereby building a strong barrier against AAV vectors. Engineered AAV vectors that penetrate better through the ILM and other retinal barriers when delivered intravitreally are needed to increase the efficacy and safety of ocular AAV gene therapy.

当技術分野の上記の状況に基づいて、本発明の目的は、すべての網膜細胞種、詳細には網膜内層細胞及び視細胞を標的にすることを可能にする、網膜中への遺伝子導入のための手段及び方法を提供することである。この目的は、本明細書の独立請求項の主題によって達成される。 Based on the above state of the art, the object of the present invention is for gene transfer into the retina, which makes it possible to target all retinal cell types, in particular retinal inner layer cells and photoreceptors. is to provide a means and method of This object is achieved by the subject matter of the independent claims herein.

本発明の第1の態様は、アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、それぞれ最も高い及び2番目に高いカプシド突出部に位置する、AAV血清型2カプシドの453若しくは587/588位又は別の血清型のAAVカプシドにおけるそれに相同な位置(表3:#1、#2)にペプチド挿入を含むアデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドに関する。ペプチド挿入物は、以下の配列:
SASEAST(Cap3;配列番号10)、DTRPHDQ(Cap5;配列番号11)、EHYNSTC(Cap7;配列番号12)、PNPNCTL(Cap9;配列番号13)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、CGESSYL(Cap12;配列番号15)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)
から選択される。
A first aspect of the invention is an adeno-associated virus (AAV) capsid polypeptide, which is located in the highest and second highest capsid overhangs, respectively, of the AAV serotype 2 capsid at positions 453 or 587/588 or Adeno-associated virus (AAV) capsid polypeptides containing peptide insertions at positions homologous to those in AAV capsids of other serotypes (Table 3: #1, #2). The peptide insert has the following sequence:
SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), DTRPHDQ (Cap5; SEQ ID NO:11), EHYNSTC (Cap7; SEQ ID NO:12), PNPNCTL (Cap9; SEQ ID NO:13), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), CGESSYL (Cap12; number 15), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17)
is selected from

ペプチドは、他のアミノ酸(1、2、3、4、5又はさらに6AA)の短いストレッチが側面に位置し得る。カプシド配列内の示される位置の示される配列を埋めるための側面に位置するアミノ酸の特定の例は、Ala、Leu、Gly、Ser及びThrから選択することができる(しかし、これらに限定されない)。 The peptide may be flanked by short stretches of other amino acids (1, 2, 3, 4, 5 or even 6AA). Particular examples of flanking amino acids to fill in the indicated sequence at the indicated position within the capsid sequence can be selected from (but are not limited to) Ala, Leu, Gly, Ser and Thr.

このペプチド挿入物は、少なくとも試験した細胞種及び組織について、I-587の上記に示される位置のカプシド表面にペプチド挿入物を表すアデノ随伴ウイルスの感染効率及び/又はアデノ随伴ベクターの形質導入効率を増加させる。 The peptide inserts increase the efficiency of adeno-associated virus infection and/or the transduction efficiency of adeno-associated vectors representing peptide inserts on the capsid surface at the positions indicated above in I-587, at least for the cell types and tissues tested. increase.

ペプチド挿入物は、それらの細胞表面露出により、I-588又はI-453で同様に作用し得る。理論によって束縛されることを望むものではないが、本発明者らは、効果の少なくとも一部が、インビボにおけるヘパラン硫酸プロテオグリカンへの結合性がより低いことによるものと考える。 Peptide inserts may act similarly with I-588 or I-453 due to their cell surface exposure. Without wishing to be bound by theory, the inventors believe that at least part of the effect is due to lower binding to heparan sulfate proteoglycans in vivo.

本発明の第2の態様は、第1の態様によるAAVカプシドポリペプチドをコードする核酸配列に関する。特定の実施形態は、カプシド操作AAVベクターの生成のための、AAV cap配列、詳細にはAAV血清型2カプシド配列におけるこの核酸配列の包含を含む。 A second aspect of the invention relates to a nucleic acid sequence encoding an AAV capsid polypeptide according to the first aspect. Particular embodiments include inclusion of this nucleic acid sequence in the AAV cap sequence, particularly the AAV serotype 2 capsid sequence, for the production of capsid engineered AAV vectors.

本発明の第3の態様は、網膜又はRPE細胞を冒す状態の治療のための、AAVカプシドポリペプチド、AAVベクター及び核酸配列から選択される作用物質に関する。この態様の代替形態は、視細胞又はRPE細胞を冒す状態の治療のための方法であって、それを必要とする患者に、本発明による作用物質を投与することを含む方法によって実現される。 A third aspect of the invention relates to agents selected from AAV capsid polypeptides, AAV vectors and nucleic acid sequences for the treatment of conditions affecting retina or RPE cells. An alternative form of this aspect is realized by a method for the treatment of a condition affecting photoreceptors or RPE cells comprising administering an agent according to the invention to a patient in need thereof.

本発明の作用物質を含む投与形態は、本発明のさらなる態様である。 Dosage forms containing agents of the invention are a further aspect of the invention.

選択されたカプシド変異体についての発現の網膜層特異性である。Retinal layer specificity of expression for selected capsid variants. 硝子体内注射後のマウス網膜外層全体に及ぶ全網膜導入遺伝子発現の例である。Example of pan-retinal transgene expression throughout the outer mouse retina after intravitreal injection. マウスの眼中への硝子体内注射後の、AAV2(M6)及びAAV2(7m8)との、新規なカプシドによって送達される導入遺伝子発現の比較である。Comparison of novel capsid-delivered transgene expression with AAV2(M6) and AAV2(7m8) after intravitreal injection into mouse eyes.

用語及び定義
本明細書に関する略語AAVは、アデノ随伴ウイルスに関する。
Terms and Definitions The abbreviation AAV as used herein relates to adeno-associated virus.

本明細書に関するAAVベクターという用語は、60AAVカプシドタンパク質及びカプシドに包まれたAAV核酸から構成されるウイルスベクターに関する。AAVベクターは、AAVビリオンに由来するが、AAVベクターは、AAVゲノムからrep遺伝子及びcap遺伝子を除去することにより、ヘルパーウイルスの存在下において複製することができないように操作されている。カプシドに包まれたAAV核酸は、標的細胞に送達される導入遺伝子を含み得る。 The term AAV vector in relation to this specification relates to a viral vector composed of 60 AAV capsid proteins and encapsidated AAV nucleic acid. AAV vectors are derived from AAV virions, but AAV vectors have been engineered to be unable to replicate in the presence of a helper virus by removing the rep and cap genes from the AAV genome. Encapsidated AAV nucleic acids may contain transgenes that are delivered to target cells.

特に定義されない限り、本明細書において使用される技術用語及び科学用語は、すべて当業者(例えば、細胞培養、分子遺伝学、核酸化学、ハイブリダイゼーション技術及び生化学における)によって通常理解されるものと同じ意味を有する。標準的な技術が分子的、遺伝学的及び生化学的方法(一般にSambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.(1989)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.及びAusubel et al.,Short Protocols in Molecular Biology(1999)4th Ed,John Wiley&Sons,Inc.を参照されたい)並びに化学的方法に使用される。 Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein are commonly understood by those of ordinary skill in the art (e.g., in cell culture, molecular genetics, nucleic acid chemistry, hybridization techniques, and biochemistry). have the same meaning. Standard techniques include molecular, genetic and biochemical methods (generally Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d ed. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY). and Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology (1999) 4th Ed, John Wiley & Sons, Inc.) and chemical methods.

本明細書に関するAAVカプシドという用語は、本発明者らによって生成され、且つ本明細書において下記に掲げられる操作されたカプシド(cap)遺伝子によってコードされるポリペプチドに関する。本明細書において開示されるAAVカプシドは、遺伝子療法のための組換えアデノ随伴ウイルスベクターを組み立てるために使用され得る。 The term AAV capsid as used herein relates to a polypeptide encoded by an engineered capsid (cap) gene produced by the inventors and listed herein below. The AAV capsids disclosed herein can be used to assemble recombinant adeno-associated virus vectors for gene therapy.

本明細書に関するAAVカプシドにおけるアミノ酸位置に対する参照は、配列番号1の配列を有するアデノ随伴ウイルス2カプシドタンパク質VP1のカプシドアミノ酸配列に関するものである(表2)(対応する核酸配列のGenBank受入番号は、J01901.1である)。他の相同なアデノ随伴ウイルス血清型についての対応するアミノ酸位置は、表3に示される。 References to amino acid positions in the AAV capsid herein refer to the capsid amino acid sequence of adeno-associated virus 2 capsid protein VP1 having the sequence of SEQ ID NO: 1 (Table 2) (the GenBank accession number for the corresponding nucleic acid sequence is J01901.1). Corresponding amino acid positions for other homologous adeno-associated virus serotypes are shown in Table 3.

本明細書に関する相同なという用語は、AAVの様々な血清型に由来する核酸配列又はアミノ酸配列に関するものである。様々なアデノ随伴ウイルス血清型の対応する位置は、表3に示される。 The term homologous as used herein relates to nucleic acid or amino acid sequences derived from different serotypes of AAV. The corresponding positions of various adeno-associated virus serotypes are shown in Table 3.

本明細書に関する導入遺伝子という用語は、ある生物から別の生物に移動した遺伝子又は遺伝的物質に関するものである。本明細書に関して、この用語は、それが欠失している患者の組織中への、遺伝子配列の自然の変異体又は生理学的に損なわれていない変異体の移動も指し得る。この用語は、自然のコード配列の移動をさらに指し得、発現は、標的組織において存在しないか又は発現が停止しているプロモーターによって駆動される。 The term transgene as used herein relates to a gene or genetic material transferred from one organism to another. In the context of this specification, the term can also refer to the transfer of a natural or physiologically intact variant of a gene sequence into tissues of a patient in which it has been deleted. The term may further refer to the movement of the native coding sequence, expression driven by a promoter that is absent or silenced in the target tissue.

本明細書に関する組換えという用語は、クローニング、制限及び/又はライゲーションの1回又は数回のステップの産物であり、且つ天然に存在する核酸と異なる核酸に関する。組換えウイルス粒子は、組換え核酸を含む。 The term recombinant in the context of this specification relates to nucleic acids which are the product of one or several steps of cloning, restriction and/or ligation and differ from naturally occurring nucleic acids. A recombinant viral particle contains a recombinant nucleic acid.

本明細書に関する硝子体内投与という用語は、医薬作用物質、例えばウイルスベクターの投与経路に関し、作用物質は、眼の硝子体中に送達される。硝子体内投与は、硝子体ゲルと呼ばれるゼリー状の液で満たされている、硝子体腔と呼ばれる眼の後部のスペースに直接医薬品を入れる手順である。 The term intravitreal administration in relation to this specification relates to a route of administration of a pharmaceutical agent, eg a viral vector, wherein the agent is delivered into the vitreous of the eye. Intravitreal administration is the procedure of placing medications directly into the posterior space of the eye, called the vitreous cavity, which is filled with a jelly-like fluid called vitreous gel.

本明細書に関する網膜下投与という用語は、網膜色素上皮(RPE)の細胞と視細胞との間のスペースへの、医薬作用物質、詳細には本明細書に関するウイルスベクターの投与経路に関する。 The term subretinal administration as used herein relates to the route of administration of a pharmaceutical agent, in particular a viral vector as used herein, into the space between the cells of the retinal pigment epithelium (RPE) and the photoreceptors.

本明細書に関するポリペプチドという用語は、線状の鎖を形成する50以上のアミノ酸からなる分子に関し、アミノ酸は、ペプチド結合によってつながっている。ポリペプチドのアミノ酸配列は、全体的な(生理学的に見られるような)タンパク質のアミノ酸配列又はその断片を示し得る。用語「ポリペプチド」及び「タンパク質」は、本明細書において区別なく使用され、タンパク質及びその断片を含む。ポリペプチドは、アミノ酸残基の配列として本明細書において開示される。 The term polypeptide as used herein relates to molecules consisting of 50 or more amino acids forming a linear chain, the amino acids being linked by peptide bonds. The amino acid sequence of a polypeptide can refer to the entire (as found physiologically) protein amino acid sequence or a fragment thereof. The terms "polypeptide" and "protein" are used interchangeably herein and include proteins and fragments thereof. A polypeptide is disclosed herein as a sequence of amino acid residues.

アミノ酸残基の配列は、アミノ末端からカルボキシル末端に示される。配列位置にある大文字は、1文字コードのL-アミノ酸を指す(Stryer,Biochemistry,3rded.p.21)。アミノ酸配列位置にある小文字は、対応するD-又は(2R)-アミノ酸を指す。配列は、左から右にアミノ末端からカルボキシ末端の方向で記される。標準的な命名法に従い、アミノ酸残基配列は、以下の通りに示されるように3文字又は単一文字コードによって称される:アラニン(Ala、A)、アルギニン(Arg、R)、アスパラギン(Asn、N)、アスパラギン酸(Asp、D)、システイン(Cys、C)、グルタミン(Gln、Q)、グルタミン酸(Glu、E)、グリシン(Gly、G)、ヒスチジン(His、H)、イソロイシン(Ile、I)、ロイシン(Leu、L)、リシン(Lys、K)、メチオニン(Met、M)、フェニルアラニン(Phe、F)、プロリン(Pro、P)、セリン(Ser、S)、トレオニン(Thr、T)、トリプトファン(Trp、W)、チロシン(Tyr、Y)及びバリン(Val、V)。 Sequences of amino acid residues are given from the amino terminus to the carboxyl terminus. Capital letters at sequence positions refer to L-amino acids in the one-letter code ( Stryer , Biochemistry, 3rd ed. p. 21). Lowercase letters at amino acid sequence positions refer to the corresponding D- or (2R)-amino acid. Sequences are written left to right in the direction from amino-terminus to carboxy-terminus. In accordance with standard nomenclature, amino acid residue sequences are designated by three-letter or single-letter codes as shown below: Alanine (Ala, A), Arginine (Arg, R), Asparagine (Asn, N), aspartic acid (Asp, D), cysteine (Cys, C), glutamine (Gln, Q), glutamic acid (Glu, E), glycine (Gly, G), histidine (His, H), isoleucine (Ile, I), Leucine (Leu, L), Lysine (Lys, K), Methionine (Met, M), Phenylalanine (Phe, F), Proline (Pro, P), Serine (Ser, S), Threonine (Thr, T ), tryptophan (Trp, W), tyrosine (Tyr, Y) and valine (Val, V).

変異体という用語は、参照ポリペプチドと異なるが、本質的な特性を保持するポリペプチドを指す。ポリペプチドの典型的な変異体は、参照として使用される別のポリペプチドとその一次アミノ酸配列が異なる。一般に、差は、限られており、参照ポリペプチド及び変異体の配列は、全体的に密接に類似しており、多くの領域において同一である。変異体及び参照ポリペプチドは、1つ以上の修飾(例えば置換、追加及び/又は欠失)によってアミノ酸配列が異なり得る。ポリペプチドの変異体は、対立遺伝子変異体などのように天然に存在し得るか、又は天然に存在することが知られていない変異体であり得る The term variant refers to a polypeptide that differs from a reference polypeptide, but retains essential properties. A typical variant of a polypeptide differs in its primary amino acid sequence from another polypeptide used as a reference. In general, differences are limited and the sequences of the reference polypeptide and variant are generally closely similar and identical in many regions. A variant and reference polypeptide may differ in amino acid sequence by one or more modifications (eg, substitutions, additions and/or deletions). Variants of a polypeptide may be naturally occurring, such as allelic variants, or may be variants not known to occur naturally.

本明細書に関する生物学的活性という用語は、本明細書において含まれるポリペプチドのある変異体によって表される詳細に測定可能な数量に関する。例えば、網膜細胞中への遺伝子導入を促進するウイルスベクターの能力に関して、カプシド変異体の生物学的活性は、標準的なアッセイにおいて、インビボにおいて、培養細胞への又はモデル生物への導入遺伝子(例えば、ホタルルシフェラーゼ)の発現を測定することによってアッセイされ得る。 The term biological activity in relation to this specification relates to a finely measurable quantity exhibited by certain variants of the polypeptides included herein. For example, with respect to the ability of viral vectors to facilitate gene transfer into retinal cells, the biological activity of capsid mutants can be measured in standard assays, in vivo, in transgenes into cultured cells or into model organisms (e.g. , firefly luciferase).

本明細書に関して、配列同一性及び配列同一性のパーセンテージという用語は、2つのアラインメントされた配列を比較することによって決定される値を指す。比較のための配列のアラインメントのための方法は、当技術分野においてよく知られている。比較のための配列のアラインメントは、Smith and Waterman,Adv.Appl.Math.2:482(1981)の局所的相同性アルゴリズム、Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol.48:443(1970)のグローバルアラインメントアルゴリズム、Pearson and Lipman,Proc.Nat.Acad.Sci.85:2444(1988)の類似性検索法又はCLUSTAL、GAP、BESTFIT、BLAST、FASTA及びTFASTAを含むが、これらに限定されないこれらのアルゴリズムのコンピューターでの実装によって行われ得る。BLAST解析を実行するためのソフトウェアは、例えば、National Center for Biotechnology-Information(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)を通して公的に入手可能である。 As used herein, the terms sequence identity and percentage of sequence identity refer to values determined by comparing two aligned sequences. Methods for alignment of sequences for comparison are well known in the art. Sequence alignments for comparison are described in Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981), the local homology algorithm, Needleman and Wunsch, J. Am. Mol. Biol. 48:443 (1970), Pearson and Lipman, Proc. Nat. Acad. Sci. 85:2444 (1988) or by computer implementation of these algorithms including, but not limited to, CLUSTAL, GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA and TFASTA. Software for performing BLAST analyzes is publicly available, eg, through the National Center for Biotechnology-Information (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/).

アミノ酸配列の比較のための1つの例は、デフォルト設定を使用するBLASTPアルゴリズムである:Expect threshold:10;Word size:3;Max matches in a query range:0;Matrix:BLOSUM62;Gap Costs:Existence 11,Extension 1;Compositional adjustments:Conditional compositional score matrix adjustment。核酸配列の比較のための1つのこのような例は、デフォルト設定を使用するBLASTNアルゴリズムである:Expect threshold:10;Word size:28;Max matches in a query range:0;Match/Mismatch Scores:1.-2;Gap costs:Linear。特記されない限り、本明細書において提供される配列同一性の値は、それぞれタンパク質及び核酸の比較のための上記に特定されるデフォルトパラメーターを使用し、プログラムのBLASTスイートを使用して得られる値を指す(Altschul et al.,J.Mol.Biol.215:403-410(1990))。 One example for comparing amino acid sequences is the BLASTP algorithm using the default settings: Expect threshold: 10; Word size: 3; Max matches in a query range: 0; Matrix: BLOSUM62; , Extension 1; Compositional adjustments: Conditional compositional score matrix adjustments. One such example for comparison of nucleic acid sequences is the BLASTN algorithm using the default settings: Expect threshold: 10; Word size: 28; Max matches in a query range: 0; . -2; Gap costs: Linear. Unless otherwise specified, the sequence identity values provided herein are the values obtained using the BLAST suite of programs, using the default parameters specified above for protein and nucleic acid comparisons, respectively. (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403-410 (1990)).

本明細書に関して、アミノ酸リンカーという用語は、単鎖ポリペプチドを生成するため、2つのポリペプチドをつなぐために使用される可変長のオリゴペプチドを指す。本明細書において明記される本発明を実施するのに有用なリンカーの例示的な実施形態は、1~6アミノ酸からなるオリゴペプチド鎖である。アミノ酸リンカーの非限定的な例は、下記に例示されるようにAAA又はAAである。 As used herein, the term amino acid linker refers to oligopeptides of variable length that are used to join two polypeptides together to produce a single polypeptide chain. An exemplary embodiment of a linker useful in practicing the invention specified herein is an oligopeptide chain consisting of 1-6 amino acids. Non-limiting examples of amino acid linkers are AAA or AA as exemplified below.

AAVは、ヒト及び他の霊長目の種に感染する小さい非病原性ウイルスである。 AAV is a small, nonpathogenic virus that infects humans and other primate species.

AAV2感染は、細胞表面受容体ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)へのドッキングによって始まる。グリカンに対するその低結合親和力は、共受容体αvβ5又はα5β1インテグリンへの結合を促進するカプシドの可逆的な構造の再編成を誘発し、クラスリン被覆ピットの形成を誘発する。クラスリン被覆ピットは、エンドサイトーシスを介して内部移行され、ウイルス粒子は、核に運搬される。pHは、エンドソームコンパートメントの酸性化により下がるが、これは、エンドソーム小胞の成熟の特徴である。酸性化によって引き起こされる立体構造の変化がカプシドにおいて生じ、ウイルスは、脂肪分解性ポア形成によって後期エンドソームから脱出する。 AAV2 infection is initiated by docking to the cell surface receptor heparan sulfate proteoglycan (HSPG). Its low binding affinity for glycans induces a reversible structural rearrangement of the capsid that facilitates binding to co-receptors αvβ5 or α5β1 integrins, triggering the formation of clathrin-coated pits. Clathrin-coated pits are internalized via endocytosis and virus particles are transported to the nucleus. The pH is lowered by acidification of the endosomal compartment, which is characteristic of endosomal vesicle maturation. A conformational change caused by acidification occurs in the capsid and the virus escapes from the late endosome by lipolytic pore formation.

野生型AAVにおいて、ゲノムは、ポジティブセンス又はネガティブセンスの4.7キロベース長の一本鎖DNA(ssDNA)でできている。ゲノムは、末端逆位配列(ITR)が側面に位置する3つのオープンリーディングフレーム(ORF)を含む。ITRは、AAVゲノムの5’及び3’端の自己相補的、CGリッチ、T字型ヘアピンであり、組換えベクターゲノム中に存在する唯一の必要なウイルス構成成分である。ITRは、末端解離部位(TRS)及びRep結合エレメント(RBE)を含み、これらは、ウイルスゲノムの複製及びカプシド形成を促進する。ORFは、遺伝子rep、cap、AAPをコードする。repによってコードされる4つの多機能性非構造的Repタンパク質は、AAV生活環に必要とされる。Capは、共に相互作用して、正二十面体対称のカプシドを形成するカプシドタンパク質VP1、VP2及びVP3並びに新たに産生されたVPタンパク質を安定化し、細胞質から細胞核に運搬するために必要とされる組み立て活性化タンパク質(AAP)をコードする。3つのVPは、すべて1つのmRNAから翻訳されるが、スプライシングが異なる。最も大きい90kDaのVP1は、スプライシングされていない転写物であり、72kDaのVP2は、一般的ではないACG開始コドンから翻訳されるのに対して、最も小さい60kDaのVP3は、AUGコドンから翻訳される。3つのVPは、すべて重複するC末端を有する。 In wild-type AAV, the genome consists of a 4.7 kilobase long single-stranded DNA (ssDNA) of either positive or negative sense. The genome contains three open reading frames (ORFs) flanked by inverted terminal repeats (ITRs). ITRs are self-complementary, CG-rich, T-shaped hairpins at the 5' and 3' ends of the AAV genome and are the only necessary viral components present in the recombinant vector genome. The ITR contains a terminal breaking site (TRS) and a Rep binding element (RBE), which facilitate replication and encapsidation of the viral genome. The ORFs encode the genes rep, cap, AAP. Four multifunctional non-structural Rep proteins encoded by rep are required for the AAV life cycle. Cap is required to stabilize and transport capsid proteins VP1, VP2 and VP3, which interact together to form capsids of icosahedral symmetry, and newly produced VP proteins from the cytoplasm to the nucleus. It encodes an assembly activation protein (AAP). All three VPs are translated from one mRNA, but are spliced differently. The largest 90 kDa VP1 is an unspliced transcript, the 72 kDa VP2 is translated from the uncommon ACG start codon, whereas the smallest 60 kDa VP3 is translated from the AUG codon. . All three VPs have overlapping C-termini.

VP3は、カプシドの90%を構成し、VP1及びVP2は、VP3と共通のC末端アミノ酸配列を共有するが、カプシドの内側に埋まった状態のN末端延長部を有する。VP1のユニークなN末端配列は、感染に必要とされるホスホリパーゼA2(PLA2)活性及び核移行シグナルを含有する。3つのVPモノマーは、2回、3回及び5回軸対称性に組み立てられ、60サブユニットのAAVカプシドを作り出す。本発明の第1の態様は、AAV血清型2カプシドの453位又は587位のピーク又はスパイク状の突出部にペプチド挿入物を含むアデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドに関する。ペプチド挿入物は、以下の配列:
SASEAST(Cap3;配列番号10)、DTRPHDQ(Cap5;配列番号11)、EHYNSTC(Cap7;配列番号12)、PNPNCTL(Cap9;配列番号13)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、CGESSYL(Cap12;配列番号15)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)
から選択され、詳細には、挿入物は、SASEAST(Cap3;配列番号10)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)から選択される。
VP3 constitutes 90% of the capsid, and VP1 and VP2 share a common C-terminal amino acid sequence with VP3, but have N-terminal extensions buried inside the capsid. The unique N-terminal sequence of VP1 contains the phospholipase A2 (PLA2) activity and nuclear localization signal required for infection. The three VP monomers assemble with 2-fold, 3-fold and 5-fold axisymmetry to create an AAV capsid of 60 subunits. A first aspect of the invention relates to an adeno-associated virus (AAV) capsid polypeptide comprising a peptide insert in the peak or spike overhang at positions 453 or 587 of the AAV serotype 2 capsid. The peptide insert has the following sequence:
SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), DTRPHDQ (Cap5; SEQ ID NO:11), EHYNSTC (Cap7; SEQ ID NO:12), PNPNCTL (Cap9; SEQ ID NO:13), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), CGESSYL (Cap12; number 15), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17)
in particular the insert is selected from SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17) be.

上記に説明されるペプチド挿入物は、7~13mer中に含まれ、前の段落において示される挿入配列のN及び/又はC末端に挿入される、Ala、Leu、Gly、Ser及びThrから選択されるが、これらに限定されない0~6のリンカーアミノ酸が側面に位置する(6は、N及びC末端で側面に位置するアミノ酸の総数の最大数である)、上記の配列の1つからなり得る。 The peptide inserts described above are selected from Ala, Leu, Gly, Ser and Thr, contained in the 7-13mer and inserted at the N- and/or C-terminus of the insert sequence shown in the previous paragraph. flanked by, but not limited to, 0-6 linker amino acids (6 being the maximum number of total number of amino acids flanked at the N- and C-termini). .

本明細書において示されるAAV2配列について示されるいかなる位置も、GenBankエントリー番号J01901.1(アデノ随伴ウイルス2、完全なゲノム)で入手できる参照配列に関するものである。対応するアミノ酸配列は、表2において配列番号1として示される。 Any positions given for the AAV2 sequences shown herein are relative to the reference sequence available at GenBank entry number J01901.1 (Adeno-associated virus 2, complete genome). The corresponding amino acid sequence is shown as SEQ ID NO: 1 in Table 2.

スパイク状の突出部(ピーク)は、カプシドの最も露出している領域に相当する。最も高いピークは、AAV2カプシドアミノ酸453位に位置し、2番目に高いピークは、587位に位置する。これらのピークは、カプシドの組み立てを妨害することなくペプチド挿入を受け入れ、非許容細胞を標的にする機会を提供する。同様に、突出部は、AAV宿主相互作用、受容体結合及び免疫原性の重要な部位に相当する。注目すべきことに、ある実施形態において、R585及び588は、挿入物が453位に挿入される場合、最適な効力を獲得するために突然変異される。 The spike-like projections (peaks) correspond to the most exposed regions of the capsid. The highest peak is located at AAV2 capsid amino acid position 453 and the second highest peak is located at position 587. These peaks accept peptide insertions without interfering with capsid assembly and offer the opportunity to target non-permissive cells. Similarly, overhangs represent important sites for AAV host interaction, receptor binding and immunogenicity. Of note, in certain embodiments, R585 and 588 are mutated to obtain optimal potency when the insert is inserted at position 453.

ペプチド挿入物が導入される、あるピーク又はスパイク状の突出部の位置に言及する場合、ペプチド挿入物は、この位置の直後(C末端方向に)又はC末端方向にさらに1~6アミノ酸にあり得ることが理解されるべきである。例えば、587位になるように定められたペプチド挿入物(事前の挿入位置587及び588間として定められた挿入)は、588位若しくは589位(C末端方向にさらに1若しくは2アミノ酸)又は590位(C末端方向にさらに3アミノ酸)から始まり得る。これらの挿入位置は、すべて全体的なカプシド構造を妨害せず、むしろ形質導入効率を増加させ得るペプチド挿入物を想定したものである。 When referring to the position of a peak or spike overhang into which a peptide insert is introduced, the peptide insert may be immediately (toward the C-terminus) or further 1-6 amino acids after this position (toward the C-terminus). It should be understood to obtain For example, a peptide insertion defined to be at position 587 (insertion defined as between pre-insertion positions 587 and 588) can be modified at positions 588 or 589 (with 1 or 2 more amino acids towards the C-terminus) or at position 590 (three more amino acids in the C-terminal direction). All of these insertion positions are intended for peptide insertions that do not interfere with the overall capsid structure, but rather may increase transduction efficiency.

このペプチド挿入物は、硝子体内送達後のウイルスの網膜浸透力及び形質導入効率を増加させる。 This peptide insert increases viral retinal penetration and transduction efficiency after intravitreal delivery.

ある実施形態において、ペプチド挿入物は、SASEAST(Cap3;配列番号10)、DTRPHDQ(Cap5;配列番号11)、EHYNSTC(Cap7;配列番号12)、PNPNCTL(Cap9;配列番号13)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、CGESSYL(Cap12;配列番号15)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)から選択される。 In certain embodiments, the peptide insert is SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), DTRPHDQ (Cap5; SEQ ID NO:11), EHYNSTC (Cap7; SEQ ID NO:12), PNPNCTL (Cap9; SEQ ID NO:13), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), CGESSYL (Cap12; SEQ ID NO:15), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17).

ある実施形態において、ペプチド挿入物は、SASEAST(Cap3;配列番号10)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)から選択される。 In certain embodiments, the peptide insert is selected from SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17).

ペプチド挿入物は、AAVカプシドポリペプチド中にそのままで又はアミノ末端及び/若しくはカルボキシル末端に1、2、3若しくは4の側面に位置するスペーサーアミノ酸がある状況で存在することができる。適したスペーサーAAは、アラニン、ロイシン、グリシン、トレオニン及びセリンを含むが、これらに限定されない。 Peptide insertions can be present in the AAV capsid polypeptide either in situ or with 1, 2, 3 or 4 flanking spacer amino acids at the amino and/or carboxyl terminus. Suitable spacer AA include but are not limited to alanine, leucine, glycine, threonine and serine.

本発明者らの実施例において、使用されるクローニング戦略のために、AAV2 VP1のN587とR588との間の挿入は、形態R585GNAAAX-AAR588QAAの12merであり、X1~X7は、挿入された七量体オリゴを示し、Aは、側面に位置するリンカーを示す。これは、例にすぎず、本発明は、まさにこれらの側面に位置する配列を有する、まさにこの位置にある挿入物に限定されないことが理解されるべきである。 In our example, due to the cloning strategy used, the insertion between N 587 and R 588 of AAV2 VP1 was of the form R 585 GNAAAX 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 - 12mer of AAR 588 QAA, X1-X7 indicate inserted heptamer oligos, A indicates flanking linkers. It should be understood that this is only an example and that the invention is not limited to inserts at this exact position with sequences flanking these exact positions.

AAV2において587に指定される挿入位置に関する実施形態において、オリゴは、常にAAV2のVP1の587位と588位との間に挿入される。それは、挿入であり、したがって、VP1 AAV2ナンバリングは、変化せず、後続の位置は、置換及び同様のものに関して「挿入物なしで」カウントされる。挿入されるペプチドは、本明細書において明記されるように、七量体を含有するが、潜在的に機能するのにより短いか又はより長いこともできる。実施例において示される実施形態において、本発明者らは、AAA-X1X2X3X4X5X7-AAの形態の12merを挿入したが、リンカーアミノ酸は、Ala、Leu、Gly、Ser、Thrから自由に選択することができる。N末端及びC末端リンカーは、0~5のAA長であり得る。ある実施形態において、挿入ペプチドは、0~6のリンカーアミノ酸を含む5~13のアミノ酸長であり得る。 In the embodiment for the insertion position designated 587 in AAV2, the oligo is always inserted between positions 587 and 588 of VP1 of AAV2. It is an insertion, so VP1 AAV2 numbering is unchanged and subsequent positions are counted 'without insertion' for substitutions and the like. The inserted peptide contains a heptamer, as specified herein, but can also be potentially functionally shorter or longer. In the embodiment shown in the Examples, we inserted a 12mer of the form AAA-X1X2X3X4X5X7-AA, but the linker amino acids can be freely selected from Ala, Leu, Gly, Ser, Thr . N-terminal and C-terminal linkers can be 0-5 AA long. In certain embodiments, the inserted peptide can be 5-13 amino acids long, including 0-6 linker amino acids.

ある実施形態において、ペプチド挿入(本明細書の他の部分では「オリゴ」と称される)は、さらにC末端に1~5AA動かすことができる。AAV2について、挿入部位は、アミノ酸453(例えば、そのすぐC末端側)でもあり得る。 In certain embodiments, peptide insertions (referred to elsewhere herein as "oligos") can be moved 1-5 AA further to the C-terminus. For AAV2, the insertion site can also be amino acid 453 (eg, immediately C-terminal thereof).

本発明のこの第1の態様の代替形態によれば、上記に詳述されるペプチド配列のいずれも、587位の代わりに配列番号001の453位に挿入される。さらに、挿入の位置は、変動し得、ペプチド配列は、上記に示される挿入物が側面に位置し得、5~13AAからなり得る。453位のペプチド挿入に加えて、R587A及びR588A突然変異がAAV2のVP1中に導入され得る(Boucas Jet al.J Gene Med.2009 Dec;11(12):1103-13.doi:10.1002/jgm.1392)。 According to an alternative form of this first aspect of the invention, any of the peptide sequences detailed above are inserted at position 453 of SEQ ID NO:001 in place of position 587. Furthermore, the position of the insertion may vary and the peptide sequence may consist of 5-13 AA flanked by the inserts shown above. In addition to the peptide insertion at position 453, R587A and R588A mutations can be introduced into VP1 of AAV2 (Boucas Jet al. J Gene Med. 2009 Dec;11(12):1103-13.doi:10.1002/ Jgm.1392).

本発明のこの態様の別の代替形態によれば、AAV血清型2における587位/588位又は453位に相同な位置は、上記に詳述される挿入されるペプチド配列の1つを有する別の血清型のAAVを構築するために選択することができる(表3:#1、#2)。 According to another alternative form of this aspect of the invention, the position homologous to positions 587/588 or 453 in AAV serotype 2 is a different peptide having one of the inserted peptide sequences detailed above. (Table 3: #1, #2).

ある実施形態において、AAVカプシドタンパク質は、チロシン残基の1つ又はいくつかのチロシンからフェニルアラニンへの置換によって特徴付けられ、チロシン残基は、野生型カプシド配列において252、272、444、500、700、704及び730位に存在する。 In certain embodiments, the AAV capsid protein is characterized by a tyrosine to phenylalanine substitution of one or several of the tyrosine residues, wherein the tyrosine residues are 252, 272, 444, 500, 700 in the wild-type capsid sequence. , 704 and 730.

本明細書におけるカプシド変異体のいくらかは、チロシン修飾カプシドに関して進化的方法によって選択された。 Some of the capsid variants herein were selected by evolutionary methods for tyrosine modified capsids.

ある実施形態において、AAVカプシドタンパク質は、252、272、444、500、704及び730位における1つ又はいくつかのチロシンからフェニルアラニンへの置換によって特徴付けられる。 In certain embodiments, the AAV capsid protein is characterized by one or several tyrosine to phenylalanine substitutions at positions 252, 272, 444, 500, 704 and 730.

あるさらに特定の実施形態において、AAVカプシドタンパク質は、252、272、444、500、700及び730位のすべてにおけるいくつかのチロシンからフェニルアラニンへの置換によって特徴付けられる。 In certain more specific embodiments, the AAV capsid protein is characterized by several tyrosine to phenylalanine substitutions at all of positions 252, 272, 444, 500, 700 and 730.

本発明のこの態様の別の代替形態によれば、AAV血清型2における252、272、444、500、700、704及び730位のいずれかに相同なチロシンの位置は、チロシンからフェニルアラニンへの置換を有する別の血清型のAAVを構築するために、フェニルアラニンへの置換のために選択することができる(表3:#3~#9)。さらに、他のチロシンの位置がフェニルアラニンに置換され得る。 According to another alternative form of this aspect of the invention, the tyrosine position homologous to any of positions 252, 272, 444, 500, 700, 704 and 730 in AAV serotype 2 is replaced by a tyrosine to phenylalanine substitution can be selected for substitutions to phenylalanine (Table 3: #3-#9) in order to construct another serotype of AAV with In addition, other tyrosine positions can be substituted with phenylalanine.

ある実施形態において、AAVカプシドタンパク質は、1つ又はいくつかのトレオニンからバリンへの置換、詳細にはT491Vによって特徴付けられる。 In certain embodiments, the AAV capsid protein is characterized by one or several threonine to valine substitutions, particularly T491V.

本発明のこの態様の別の代替形態によれば、AAV血清型2における491位に相同なトレオニンの位置は、トレオニンからバリンへの置換を有する別の血清型のAAVを構築するために、バリンへの置換のために選択することができる(表3:#10)。 According to another alternative form of this aspect of the invention, the threonine position homologous to position 491 in AAV serotype 2 is replaced with valine to construct another serotype of AAV with a threonine to valine substitution. (Table 3: #10).

ある実施形態において、上記に述べられるチロシンからフェニルアラニンへの置換は、トレオニンからバリンへの置換、詳細にはT491Vと組み合わせられる。 In certain embodiments, the tyrosine to phenylalanine substitution mentioned above is combined with a threonine to valine substitution, specifically T491V.

Y-F及びT-V突然変異は、ユビキチン化を減少させ、したがって細胞によって一度内部移行されたウイルス粒子のプロテアソーム分解を減少させ、それにより形質導入効率を増加させる。 The YF and TV mutations reduce ubiquitination and thus proteasomal degradation of viral particles once internalized by the cell, thereby increasing transduction efficiency.

ある実施形態において、アデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチドは、配列番号2~配列番号9から選択されるアミノ酸配列又はそれに対して少なくとも85%の同一性及び配列番号2~配列番号9から選択される配列の生物学的活性の少なくとも90%を有する配列を含む。 In certain embodiments, the adeno-associated virus capsid polypeptide comprises an amino acid sequence selected from SEQ ID NOs:2-9, or at least 85% identity thereto and a sequence selected from SEQ ID NOs:2-9. Includes sequences that have at least 90% of their biological activity.

生物学的活性アッセイ:
「(参照)配列の生物学的活性の少なくともあるパーセンテージを有する」ポリペプチドが本明細書において参照される場合には常に、この生物学的活性は、以下の通りに測定することができる。
Biological activity assay:
Whenever a polypeptide that "has at least a percentage of the biological activity of a (reference) sequence" is referred to herein, this biological activity can be measured as follows.

HEK293細胞は、試験又は参照ポリペプチドをコードするプラスミド、ヘルパーアデノウイルス遺伝子を有するプラスミド及びレポーターとしてscCMV-mCitrine、scEf1a-mCitrine、scCMV-EGFP、scEf1a-EGFPから選択される導入遺伝子プラスミドにより、リン酸カルシウム沈殿法を使用してコトランスフェクトされる。導入遺伝子を含有するベクターは、イオジキサノール勾配に対する密度精製によって濃縮し(Axis-Shield、Oslo)、40%イオジキサノール画分は、その後、例えばアミコンろ過(Millipore)によってバッファーを交換する。AAV画分は、リアルタイムPCRによってDNase抵抗性ベクターゲノムについて力価を測定し、標準ベクターと比べる。3μlのウイルスベクターを、麻酔をかけた(100mg/kgケタミン及び10mg/kgキシラジン)野生型C57BL/6Jマウスの硝子体内に注射する。注射について、ウイルスは、E11 GC/mlと力価が同等であり、その3ul、すなわち1目当たり3×E8vgを注射する。マウス網膜は、免疫組織化学的分析のために注射の3週間後に取り出す。マウスの眼の網膜組織片(形質導入の7日後)を室温(RT)で40分間、PBS中4%(wt/vol)パラホルムアルデヒドにより固定し、段階的なスクロース溶液(PBS中10%、20%及び30%スクロース)において4℃で3夜続けて凍結保護し、O.C.T.コンパウンドによりクリオモルド中に包埋し(Sakura Finetek)、液体窒素で冷却した2-メチルブタン中で凍結させる。10μmの厚さの垂直方向の切片をクリオスタットでカットし、SuperFrostガラススライド(Menzel)にマウントし、EGFP、YFP、mCitrine又はTurbo635蛍光及び特異的な網膜細胞種を検出するのに適した一次及び二次抗体により免疫組織化学的に標識する。標的細胞種におけるレポーターの発現は、典型的には、蛍光によって定量化し、操作されたウイルスカプシドの生物学的活性を評価するために、残りの組織におけるレポーターの量と比較する。操作されたウイルスカプシドの生物学的活性のための別の判断基準は、形質導入された標的細胞のパーセンテージ及び発現している組織の面積である。疑義を避けるために、標的細胞種におけるレポーター発現を定量化し、残りの組織におけるレポーターの量と比較するアッセイは、生物学的活性を測定する場合に用いられる。 HEK293 cells are subjected to calcium phosphate precipitation with plasmids encoding test or reference polypeptides, plasmids carrying helper adenoviral genes and transgene plasmids selected from scCMV-mCitrine, scEf1a-mCitrine, scCMV-EGFP, scEf1a-EGFP as reporters. are co-transfected using the method. The transgene-containing vector is concentrated by density purification on an iodixanol gradient (Axis-Shield, Oslo) and the 40% iodixanol fraction is then buffer exchanged, eg by Amicon filtration (Millipore). AAV fractions are titered against DNase-resistant vector genomes by real-time PCR and compared to standard vectors. 3 μl of viral vector is injected intravitreally into anesthetized (100 mg/kg ketamine and 10 mg/kg xylazine) wild-type C57BL/6J mice. For injection, the virus is titer equivalent to E11 GC/ml and 3 ul of it is injected, ie 3×E8 vg per eye. Mouse retinas are removed 3 weeks after injection for immunohistochemical analysis. Mouse eye retinal tissue strips (7 days post-transduction) were fixed with 4% (wt/vol) paraformaldehyde in PBS for 40 min at room temperature (RT) and treated with graded sucrose solutions (10%, 20% in PBS). % and 30% sucrose) at 4° C. for 3 consecutive nights; C. T. Embed in cryomold by compound (Sakura Finetek) and freeze in liquid nitrogen-cooled 2-methylbutane. 10-μm-thick vertical sections were cut with a cryostat, mounted on SuperFrost glass slides (Menzel), and subjected to suitable primary and retinal cell types to detect EGFP, YFP, mCitrine or Turbo635 fluorescence and specific retinal cell types. Immunohistochemical labeling with secondary antibody. Reporter expression in the target cell type is typically quantified by fluorescence and compared to the amount of reporter in the rest of the tissue to assess the biological activity of the engineered viral capsid. Another criterion for the biological activity of engineered viral capsids is the percentage of target cells transduced and the area of expressing tissue. For the avoidance of doubt, assays that quantify reporter expression in the target cell type and compare it to the amount of reporter in the rest of the tissue are used when measuring biological activity.

本発明の第2の態様は、第1の態様によるAAVカプシドポリペプチドをコードする核酸配列に関する。 A second aspect of the invention relates to a nucleic acid sequence encoding an AAV capsid polypeptide according to the first aspect.

特定の実施形態において、本発明によるAAV配列は、宿主ゲノムへの統合に必要とされるRepエレメントを含有しない。非統合ウイルスは、ヒトにおける投薬にとってより安全である。ある実施形態において、核酸配列は、自己相補的AAVベクターゲノム構想に従って設計される。すべての場合において、一本鎖DNA配列が使用される。 In certain embodiments, AAV sequences according to the invention do not contain Rep elements required for integration into the host genome. Non-integrating viruses are safer for administration in humans. In certain embodiments, the nucleic acid sequences are designed according to the self-complementary AAV vector genome concept. In all cases single-stranded DNA sequences are used.

ある実施形態において、核酸配列は、調節配列を有する又は有しない導入遺伝子を含む。 In some embodiments, the nucleic acid sequence comprises a transgene with or without regulatory sequences.

ある実施形態において、導入遺伝子は、適切なタンパク質(すなわちRPE65)、siRNA若しくはshRNA(有力な病原性遺伝子の野生型及び突然変異型RNAを分解するためにmRNAの領域を標的にするように設計された)又は遺伝子編集のためのCRISPR/Cas-gRNAカセットの配列をコードする。 In certain embodiments, the transgene is designed to target regions of mRNA for degradation of the appropriate protein (i.e., RPE65), siRNA or shRNA (wild-type and mutant RNAs of potential virulence genes). or the sequence of the CRISPR/Cas-gRNA cassette for gene editing.

ある実施形態において、導入遺伝子は、無脊椎動物又は脊椎動物のオプシン又はその変異体などの光感受性タンパク質をコードする。 In certain embodiments, the transgene encodes a light-sensitive protein, such as an invertebrate or vertebrate opsin or variant thereof.

ある実施形態において、導入遺伝子は、チャネルロドプシン-2又はその変異体をコードする。 In certain embodiments, the transgene encodes channelrhodopsin-2 or a variant thereof.

ある実施形態において、導入遺伝子は、例えば、ハロロドプシン(eNpHR)又はアーチロドプシン(ArchT)などの微生物光開閉性阻害性イオンポンプをコードする。 In certain embodiments, the transgene encodes a microbial photogated inhibitory ion pump such as, for example, halorhodopsin (eNpHR) or artirhodopsin (ArchT).

ある実施形態において、導入遺伝子は、例えば、ヒトロドプシン、メラノプシン又は錐体オプシンなどのGPCRオプシンをコードする。 In certain embodiments, the transgene encodes a GPCR opsin, such as, for example, human rhodopsin, melanopsin, or cone opsin.

ある実施形態において、導入遺伝子は、光スイッチ可能なリガンドに対する受容体タンパク質をコードする。 In certain embodiments, the transgene encodes a receptor protein for the photoswitchable ligand.

ある実施形態において、導入遺伝子は、哺乳動物細胞において作動可能なプロモーター配列の制御下にある。ある実施形態において、プロモーター配列は、ヒト網膜細胞において作動可能である。 In certain embodiments, the transgene is under control of a promoter sequence operable in mammalian cells. In certain embodiments, the promoter sequence is operable in human retinal cells.

ある実施形態において、プロモーターは、ユビキタスプロモーターである。ある実施形態において、プロモーターは、細胞特異的プロモーターである。 In one embodiment, the promoter is a ubiquitous promoter. In certain embodiments, the promoter is a cell-specific promoter.

ある実施形態において、プロモーターは、CMV最初期プロモーターである。ある実施形態において、プロモーターは、ヒトEf1aプロモーターである。ある実施形態において、プロモーターは、視細胞特異的プロモーターである。 In some embodiments, the promoter is the CMV immediate early promoter. In some embodiments, the promoter is the human Ef1a promoter. In certain embodiments, the promoter is a photoreceptor-specific promoter.

本発明の第3の態様は、医療において/薬剤として使用するための、第1の態様によるAAVカプシドポリペプチド、第1の態様によるカプシドポリペプチドを含むAAVベクター及び第2の態様による核酸配列から選択される作用物質に関する。 A third aspect of the invention relates to an AAV capsid polypeptide according to the first aspect, an AAV vector comprising the capsid polypeptide according to the first aspect and a nucleic acid sequence according to the second aspect for use in medicine/as a medicament. Regarding selected agents.

ある実施形態において、AAVベクターは、眼の細胞を形質導入するために使用される。 In certain embodiments, AAV vectors are used to transduce ocular cells.

眼は、種々の解剖学的構造から構成される3つの層からできている。線維膜は、最外側層であり、角膜及び強膜から構成される。血管膜又はブドウ膜は、中間層であり、脈絡膜、毛様体、色素上皮及び虹彩からなる。網膜は、最内側層であり、脈絡膜の血管(後方)及び網膜血管(前方)から酸素供給を受ける。 The eye is made up of three layers composed of different anatomical structures. The fibrous membrane is the outermost layer and is composed of the cornea and sclera. The vascular membrane or uvea is the middle layer and consists of the choroid, ciliary body, pigment epithelium and iris. The retina is the innermost layer and receives oxygen from the choroidal (posterior) and retinal (anterior) vessels.

角膜と水晶体との間のスペースは、房水により満たされており、水晶体の後ろの後方の腔全体は、ゼリー状の物質である硝子体により満たされている。硝子体は、水、コラーゲン、原線維、ヒアルロン酸及びイオンから構成される。ニューロンも血管も占めていない網膜における空間は、網膜細胞層のすべてにわたるミュラーグリア細胞の突起によって満たされている。 The space between the cornea and the lens is filled with aqueous humor, and the entire posterior cavity behind the lens is filled with a jelly-like substance, the vitreous. The vitreous is composed of water, collagen, fibrils, hyaluronic acid and ions. Spaces in the retina that are occupied by neither neurons nor blood vessels are filled by processes of Müller glial cells that span all retinal cell layers.

網膜の外境界膜(OLM)は、ミュラー細胞(MC)と光受容細胞の内節との間の接合部から形成され、網膜下のスペース間で代謝的なバリアとして作用し、大きい分子の通過を制限している。網膜の内境界膜(ILM)は、MCエンドフィートと基底膜との間の隣接接合によって形成され、硝子体液と神経網膜との間の拡散バリアとして作用する。 The outer limiting membrane (OLM) of the retina is formed from the junctions between Müller cells (MCs) and the inner segment of photoreceptor cells and acts as a metabolic barrier between the subretinal spaces, allowing the passage of large molecules. is restricted. The inner limiting membrane (ILM) of the retina is formed by the adjacent junctions between the MC endfeet and the basement membrane and acts as a diffusion barrier between the vitreous humor and the neural retina.

網膜は、黄斑、視神経乳頭、中心窩及び周辺部網膜から構成される。光受容細胞は、網膜において見られる特殊なタイプの神経上皮細胞である。3つのタイプの光受容細胞が知られている:杆体、錐体及び光感受性網膜神経節細胞。杆体は、網膜の周辺領域に分布するのに対して、黄斑と呼ばれる中心の色素性の領域は、錐体光受容細胞が豊富である。網膜色素上皮(RPE)は、栄養を提供し、光受容細胞の健康を維持する。光受容細胞の核は、外顆粒層(ONL)を構成するのに対して、双極細胞、アマクリン細胞及び水平細胞の核は、内顆粒層(INL)中に位置する。 The retina is composed of the macula, optic disc, fovea fovea and peripheral retina. Photoreceptor cells are a special type of neuroepithelial cell found in the retina. Three types of photoreceptor cells are known: rods, cones and photosensitive retinal ganglion cells. Rods are distributed in the peripheral regions of the retina, whereas the central pigmented region called the macula is rich in cone photoreceptor cells. The retinal pigment epithelium (RPE) provides nutrition and maintains the health of photoreceptor cells. The nuclei of photoreceptor cells make up the outer nuclear layer (ONL), whereas the nuclei of bipolar, amacrine and horizontal cells are located in the inner nuclear layer (INL).

ある実施形態において、第1の態様によるAAVカプシドポリペプチド、第1の態様によるカプシドポリペプチドを含むAAVベクター及び第2の態様による核酸配列から選択される作用物質は、
a.網膜細胞又は網膜色素上皮細胞、及び/又は
b.網膜の視細胞、双極細胞、アマクリン細胞又は神経節細胞
を冒す状態の治療において使用するためのものである。
In certain embodiments, an agent selected from an AAV capsid polypeptide according to the first aspect, an AAV vector comprising a capsid polypeptide according to the first aspect and a nucleic acid sequence according to the second aspect comprises
a. retinal cells or retinal pigment epithelial cells, and/or b. For use in the treatment of conditions affecting photoreceptor, bipolar, amacrine or ganglion cells of the retina.

ある実施形態において、作用物質は、緑内障、色素性網膜炎、黄斑変性症、網膜分離、レーバー先天黒内障、糖尿病性網膜症、色盲又は色覚異常、黒色腫関連網膜症、先天性停在夜盲症、錐体杆体ジストロフィー、末期加齢性黄斑変性、黄斑症、早発性重度網膜ジストロフィー、色盲、眼白子症、眼皮膚白皮症、シュタルガルト病、コロイデレミア、脊髄小脳失調症7型(SCAT)、ムコ多糖症(MPS)IV及びMPS VIIなど、角膜を冒すリソソーム蓄積症、網膜芽細胞腫、眼内黒色腫、高血圧性網膜症の治療において使用するためのものである。 In certain embodiments, the agent is glaucoma, retinitis pigmentosa, macular degeneration, retinal detachment, Leber congenital amaurosis, diabetic retinopathy, color blindness or color blindness, melanoma-related retinopathy, congenital stationary night blindness, cones Rod dystrophy, end-stage age-related macular degeneration, maculopathy, early-onset severe retinal dystrophy, color blindness, ocular albinism, oculocutaneous albinism, Stargardt disease, choroideremia, spinocerebellar ataxia type 7 (SCAT), mucopolysaccharides for use in the treatment of lysosomal storage diseases that affect the cornea, including MPS IV and MPS VII, retinoblastoma, intraocular melanoma, hypertensive retinopathy.

ある実施形態において、本発明の作用物質は、内耳を冒す疾患の治療又は予防のために用いることができる。 In certain embodiments, agents of the invention can be used for the treatment or prevention of diseases affecting the inner ear.

ある実施形態において、作用物質は、
a.硝子体内投与、詳細には硝子体内注射、又は
b.網膜下投与
によって投与される。
In certain embodiments, the agent is
a. intravitreal administration, particularly intravitreal injection, or b. Administered by subretinal administration.

ある実施形態において、作用物質は、後区、前区、強膜、脈絡膜、結膜、虹彩、水晶体又は角膜に送達される。 In certain embodiments, the agent is delivered to the posterior segment, anterior segment, sclera, choroid, conjunctiva, iris, lens, or cornea.

同様に、色素性網膜炎を含む杆体錐体ジストロフィー、黄斑変性症を含む錐体杆体ジストロフィー及び先天性停在夜盲症(CSBN1)から選択される状態の治療を、それを必要とする患者において行うための方法であって、上記の説明によるAAVカプシド及び/又は核酸配列を含むウイルスベクターを患者に投与することを含む方法は、本発明の範囲内である。 Also for treating a condition selected from rod-cone dystrophy including retinitis pigmentosa, cone-rod dystrophy including macular degeneration and congenital stationary night blindness (CSBN1) in a patient in need thereof. comprising administering to a patient an AAV capsid and/or a viral vector comprising nucleic acid sequences according to the above description is within the scope of the present invention.

同様に、錐体杆体ジストロフィー、杆体錐体ジストロフィー及び先天性停在夜盲症から選択される状態の予防又は治療のための投薬形態であって、本発明の上記の態様の1つによるAAVカプシド及び/又は核酸配列を含む投薬形態が提供される。 Also a dosage form for the prevention or treatment of a condition selected from cone-rod dystrophy, rod-cone dystrophy and congenital stationary night blindness, wherein the AAV capsid and/or according to one of the above aspects of the invention Alternatively, dosage forms are provided that include the nucleic acid sequences.

本明細書において開示される作用物質及び方法は、PRに対する損傷が小さい初期疾患ステージでも相当な利益をもたらし、本発明によって推進されるベクターは、いかなる既存の代替物もよりも効力がある。 The agents and methods disclosed herein provide substantial benefits even at early disease stages with minimal damage to PR, and vectors driven by the present invention are more potent than any existing alternatives.

例えば、AAV血清型タンパク質若しくはカプシドペプチド挿入物配列又は医学的適応症などの単一の分離可能な特徴に対する代替形態が「実施形態」として本明細書で説明される場合には常に、このような代替形態は、本明細書において開示される本発明の別個の実施形態を形成するために自由に組み合わされ得ることが理解されるべきである。 Whenever alternatives to a single separable feature, such as an AAV serotype protein or capsid peptide insert sequence or a medical indication, are described herein as an "embodiment", such It should be understood that the alternatives may be freely combined to form separate embodiments of the invention disclosed herein.

本発明は、以下の実施例及び図によってさらに例証され、これらからさらなる実施形態及び利益を引き出すことができる。これらの実施例は、本発明を例証するが、その範囲を限定することを意図するものではない。 The invention is further illustrated by the following examples and figures, from which further embodiments and benefits can be derived. These examples illustrate the invention but are not intended to limit its scope.

図の説明
図1 以下AAV2(M6)及び最先端の合成カプシドAAV2(7m8)と称される選択バックボーンAAV2(Y252、272、444、500、700、730F)と比較した、選択されたカプシド変異体についての発現の細胞特異性である。AAVのすべては、ある網膜細胞種に対する一方のプロモーターのバイアスの可能性を除去するために、2つのユビキタスプロモーターhEF1a及びCMV下でeGFP又はmCitrineを発現する自己相補的(scAAV)としてパッケージした。視細胞(ONL)における発現は、AAV2(M6)及びAAV2(7m8)とは対照的に、硝子体内注射後、新規な変異体について有意に増強する。硝子体内に注射した2.5μlは、1E+11vg/mlと力価が同等である(3E+10のCap14を除く)。4つの網膜についてカウントした、平均±s.d.。INL、内顆粒層;GCL、神経節細胞層;DAPI、核染色DAPIにより染色されたすべての細胞体の数。
図2 最先端のAAV2(7m8)と比較した、100×低下させた機能的力価での示される新規なカプシド変異体についてのONL全体に及ぶ全網膜の強力な発現である。注射は、すべて力価が同等であり、7.4E+7vgをC57BL/6マウスの硝子体に送達した。A.scCap5-CMV-EGFPによる形質導入後のマウス網膜ホールマウントのONLに焦点を合わせた低倍率画像。B~C.垂直方向の網膜凍結切片。顕微鏡写真から、AAV2(7m8)と比較して低い力価での新規なカプシドの効力が明らかである。
図3 C57BL/6マウスの眼への2.5μl scAAVの硝子体内注射後の形質導入の比較である(例えば、van Wyk et al.,PLoS Biol,2015.13(5):p.e1002143において記載される)。ヒトEf1aプロモーターの制御下でのmCitrine発現、力価は、1E+11vg/mlと同等である。垂直方向の免疫標識網膜凍結切片の顕微鏡写真から、scAAV2(Cap3)及びscAAV2(Cap5)は、ILM及び網膜層に良好に浸透し、最先端のAAV(7m8)又は粗製ライブラリーバックボーンAAV2(M6)と比較した場合、ONLの視細胞において他に類のない発現効率を示すことが明らかである。
FIGURE LEGENDS Figure 1 Selected capsid variants compared to selected backbone AAV2 (Y252, 272, 444, 500, 700, 730F) hereinafter referred to as AAV2 (M6) and the state-of-the-art synthetic capsid AAV2 (7m8). is the cell specificity of expression for All of the AAVs were packaged as self-complementary (scAAV) expressing eGFP or mCitrine under the two ubiquitous promoters hEF1a and CMV to eliminate possible bias of one promoter towards certain retinal cell types. Expression in photoreceptors (ONL) is significantly enhanced for the novel mutant after intravitreal injection, in contrast to AAV2(M6) and AAV2(7m8). 2.5 μl injected intravitreally is equivalent in titer to 1E+11 vg/ml (excluding Cap14 at 3E+10). Mean±s.e.m. counted for 4 retinas d. . INL, inner nuclear layer; GCL, ganglion cell layer; DAPI, number of all cell bodies stained with nuclear stain DAPI.
FIG. 2. Strong pan-retina expression throughout the ONL for the indicated novel capsid mutants at 100× reduced functional titers compared to state-of-the-art AAV2 (7m8). All injections were titer equivalent and delivered 7.4E+7 vg into the vitreous of C57BL/6 mice. A. Low magnification image focusing on ONL of mouse retina wholemount after transduction with scCap5-CMV-EGFP. B-C. Vertical retinal cryosection. Micrographs reveal the potency of the novel capsid at lower titers compared to AAV2 (7m8).
Figure 3. Comparison of transduction after intravitreal injection of 2.5 μl scAAV into eyes of C57BL/6 mice (described, for example, in van Wyk et al., PLoS Biol, 2015.13(5): p.e1002143). is done). mCitrine expression under the control of the human Ef1a promoter, the titer is equivalent to 1E+11 vg/ml. Micrographs of vertical immunolabeled retinal cryosections showed that scAAV2 (Cap3) and scAAV2 (Cap5) penetrated well into the ILM and retinal layers, and either state-of-the-art AAV (7m8) or crude library backbone AAV2 (M6). It is clear that the expression efficiency is unique in ONL photoreceptors when compared with .

実施例1:ペプチドディスプレイライブラリーの生成
AAVカプシドは、60サブユニットを有する正二十面体である。カプシドサブユニットが組み立てられた場合に形成されるAAVカプシドの3回軸において、カプシドの最も露出する領域に相当するスパイク状の突出部(ピーク)が形成される。AAV2カプシドでは、最も高いピークは、アミノ酸(AA)453位に位置し、2番目に高いピークは、AA587/588位に位置する(AAV2-VP1ナンバリング)。これらのピークは、ウイルスカプシドの組み立てを妨害することなくペプチド挿入を受け入れ、宿主相互作用、受容体結合及び免疫原性の重要な部位に相当する。ペプチドディスプレイライブラリーを生成するために、本発明者らは、AAV2(M6)と称される、6つのチロシンからフェニルアラニンへの突然変異(Y252、272、444、500、700、730F)をさらに含有するAAV2のVP1のオープンリーディングフレームのN587とR588との間において、無作為に選択したヘプタペプチドを挿入した(表2)。Y-F及びT-V突然変異(Buening&Srivastava,Mol Ther Methods Clin Dev.2019 Jan 26;12:248-265.doi:10.1016/j.omtm.2019.01.008)は、ユビキチン化を減少させ、したがって細胞によって一度内部移行されたウイルス粒子のプロテアソーム分解を減少させ(Petrs-Silva et al.,Mol Ther,2011.19:p.293-301.)、それにより形質導入効率を増加させ、変異体が初期段階において非常に少数である細胞内進化における選択のプロセスに潜在的に好都合であることが以前に示された。無作為の挿入は、表3において示されるように、他のカプシド血清型のGHループ(ループIV)における相同な部位でなすことができる。本発明者らがライブラリーを開発した方法に対するアプローチには、Perabo and colleagues(Perabo et al.,Mol Ther,2003.8:p.151-157)を取り入れた。2つのユニークな制限部位、AscI及びNotIをAAV2(M6)ゲノムのアミノ酸587及び588間に導入した(表2)。AscI及びNotI部位を形成する導入されたDNA断片は、アラニンリンカーが側面に位置する停止コドンをコードした(AAAstopAA)。次に、NNBコドンを有する一本鎖の無作為に選択した7merのプールを、
5’-TTGGCGCGCCGCVNNVNNVNNVNNVNNVNNVNNGGCGGCCGCTTTTTTCCTTGA-3’(配列番号25)
(Eurofins Genomics)として合成し、アンチセンスプライマー5’-CTCAAGGAAAAAAGC-3’(配列番号26)を使用して第2の鎖を合成することによってdsDNA断片のプールに変換した。7merディスプレイライブラリーを生成するために、dsDNA無作為オリゴヌクレオチドを修飾AAV(M6)ゲノムのAscI-NotI部位にクローニングし、それにより停止コドンを置き換えた。ウイルスライブラリーは、各ウイルスゲノムが、そのゲノムがコードするカプシドタンパク質変異体内にパッケージされるか又は包まれるように生成した(遺伝子型-表現型カップリング)。加えて、カプシドは、すべて1種類のペプチドのみが60サブユニットのそれぞれにおいて存在するように産生した。このようにして、選択を通して特定される機能的な改善を、ウイルスカプシド内に含有されるこの改善された機能をコードするゲノム配列に関連付けることができる。
Example 1 Generation of Peptide Display Libraries The AAV capsid is icosahedral with 60 subunits. At the three-fold axis of the AAV capsid that is formed when the capsid subunits are assembled, a spike-like protrusion (peak) is formed that corresponds to the most exposed region of the capsid. In the AAV2 capsid, the highest peak is located at amino acid (AA) 453 and the second highest peak is located at AA 587/588 (AAV2-VP1 numbering). These peaks accept peptide insertions without interfering with viral capsid assembly and represent important sites for host interaction, receptor binding and immunogenicity. To generate a peptide display library, we additionally contained six tyrosine to phenylalanine mutations (Y252, 272, 444, 500, 700, 730F), designated AAV2 (M6). A randomly selected heptapeptide was inserted between N587 and R588 of the VP1 open reading frame of AAV2 (Table 2). YF and TV mutations (Buening & Srivastava, Mol Ther Methods Clin Dev. 2019 Jan 26;12:248-265.doi:10.1016/j.omtm.2019.01.008) reduce ubiquitination and thus reduce proteasomal degradation of viral particles once internalized by the cell (Petrs-Silva et al., Mol Ther, 2011.19: p.293-301.), thereby increasing transduction efficiency, It was previously shown that variants potentially favor the process of selection in intracellular evolution where the variants are very rare at early stages. Random insertions can be made at homologous sites in the GH loop (loop IV) of other capsid serotypes, as shown in Table 3. The approach to how the inventors developed the library incorporated that of Perabo and colleagues (Perabo et al., Mol Ther, 2003.8: 151-157). Two unique restriction sites, AscI and NotI, were introduced between amino acids 587 and 588 of the AAV2 (M6) genome (Table 2). The introduced DNA fragment forming AscI and NotI sites encoded a stop codon flanked by alanine linkers (AAAstopAA). Next, a randomly selected pool of single-stranded 7-mers with NNB codons was
5′-TTGGCGCGCCGCVNNVNNVNNVNNVNNVNNVNNGGCGGCCGCTTTTTTCCTGA-3′ (SEQ ID NO: 25)
(Eurofins Genomics) and converted to a pool of dsDNA fragments by second strand synthesis using the antisense primer 5'-CTCAAGGAAAAAGC-3' (SEQ ID NO: 26). To generate a 7mer display library, dsDNA random oligonucleotides were cloned into the AscI-NotI sites of the modified AAV (M6) genome, thereby replacing the stop codon. Viral libraries were generated such that each viral genome was packaged or wrapped within the capsid protein variants it encodes (genotype-phenotype coupling). In addition, all capsids were produced such that only one type of peptide was present in each of the 60 subunits. In this way, functional improvements identified through selection can be associated with genomic sequences encoding this improved function contained within the viral capsid.

実施例2:ペプチド変異体の選択
このライブラリーを、網膜ON型双極細胞において赤色蛍光マーカーFP635を発現する、本発明者らの研究室が生成したC57BL/6_Opto-mGluR6マウス内でポジティブ選択にかけた(van Wyk et al.,PLoS Biol,2015.13(5):p.e1002143)。このマウス系は、ON型双極細胞が網膜内の奥の方に位置し、AAV形質導入に許容的でないことが知られており、結果としてON型双極細胞に形質導入するのに有利な特性を有する、十分に浸透するAAV及び変異体が好都合に選択されるであろうという理論的根拠に基づいて選択した。手短に言えば、(van Wyk et al.,PLoS Biol,2015.13(5):p.e1002143;van Wyk et al.,Front Neurosci,2017.11:p.161)において記載されるように、4~6週齢の5~8匹のトランスジェニックマウスに、およそ5×1011ウイルスゲノム(vg)/mlのゲノム力価を有する2.5μlのイオジキサノール精製ライブラリーを両眼の硝子体内に注射した。
Example 2 Selection of Peptide Mutants This library was subjected to positive selection in our laboratory-generated C57BL/6_Opto-mGluR6 mice that express the red fluorescent marker FP635 in retinal ON bipolar cells. (van Wyk et al., PLoS Biol, 2015.13(5): p.e1002143). This mouse line is known to have ON bipolar cells located deep within the retina and are not permissive for AAV transduction, resulting in favorable properties for transducing ON bipolar cells. The selection was made on the rationale that well-penetrating AAV and variants with .alpha. Briefly, as described in (van Wyk et al., PLoS Biol, 2015.13(5): p.e1002143; van Wyk et al., Front Neurosci, 2017.11: p.161), 5-8 transgenic mice, 4-6 weeks old, are injected intravitreally in both eyes with 2.5 μl of the iodixanol-purified library with a genome titer of approximately 5×10 11 viral genomes (vg)/ml. bottom.

10日後、眼を摘出し、網膜をパパインプロテアーゼにより軽く処理して引き離し、続けてON型双極細胞集団について蛍光標識細胞分取(FACS)を行った。成功したビリオンを次いでDNA抽出物からPCR増幅し、さらにクローニングし、後続の注射段階に向けて再びパッケージした。 After 10 days, the eyes were enucleated and the retinas were gently treated with papain protease and detached, followed by fluorescence-activated cell sorting (FACS) for the ON bipolar cell population. Successful virions were then PCR amplified from DNA extracts, further cloned and repackaged for subsequent injection steps.

AAV2(M6)ゲノムへの7merオリゴの各クローニングステップでライゲーションを4つ並行して実行し、各プールの12のクローンを平板培養し、各インビボ選択ステップ後にライブラリーの収束について判断するために配列決定した。このインビボ指向性進化のプロセスにより、自然進化のプロセスと同様に、ポジティブ選択を適用して、ON型双極細胞許容的AAV変異体を作り出した。 At each cloning step of the 7mer oligos into the AAV2 (M6) genome, four ligations were performed in parallel and 12 clones from each pool were plated and sequenced to determine convergence of the library after each in vivo selection step. Decided. By this in vivo directed evolution process, positive selection was applied to create ON-type bipolar cell-permissive AAV mutants, similar to the natural evolution process.

インビボ選択ライブラリーから81,738変異体のカプシド遺伝子を次世代シークエンシングによって特定した。ランクした上位67に由来する15のヘプタペプチド配列を、表1において概説されるように、高い全体的な形質導入効率(NGSにおいて累計)、ON型双極細胞ターゲティングに対する選好及び選択段階の初期に現れた又はそれらのアミノ酸配列に関して有望に見えた(すなわち負に荷電した残基又はプロリン残基を含有する)モチーフの組み合わせにおいて機能的判定及び特徴付けのために選択した。ライブラリー変異体のすべてについての重要な特徴は、挿入を通したAAV2のヘパラン硫酸プロテオグリカン結合モチーフの正電荷(R585及びR588)の分離である。しかしながら、リンカー配列の2つのアラニンが加わったペプチド配列は、ヘパラン硫酸プロテオグリカンに結合する能力を再び備えることができる(Uhrig...Buening,Gene Therapy)。7mer挿入配列の中で、中程度の選好が特定の位置、例えば1若しくは2位及び/又は5若しくは6位の荷電アミノ酸並びに7位のCys又はAlaなどの極性アミノ酸にあった(表1)。 From the in vivo selection library, 81,738 mutant capsid genes were identified by next-generation sequencing. The 15 heptapeptide sequences from the top 67 ranked were characterized by high overall transduction efficiencies (accumulated in NGS), preference for ON bipolar cell targeting and early selection stages, as outlined in Table 1. Or combinations of motifs that appeared promising with respect to their amino acid sequence (ie containing negatively charged or proline residues) were selected for functional determination and characterization. A key feature for all of the library variants is the separation of the positive charges (R 585 and R 588 ) of the heparan sulfate proteoglycan binding motif of AAV2 throughout the insertion. However, peptide sequences with the addition of two alanines in the linker sequence can regain the ability to bind heparan sulfate proteoglycans (Uhrig... Buening, Gene Therapy). Among the 7mer inserts, there was a moderate preference for certain positions, eg charged amino acids at positions 1 or 2 and/or positions 5 or 6 and polar amino acids such as Cys or Ala at position 7 (Table 1).

実施例3:新規なカプシド変異体の判定
AAV2(M6)~7mer~の組換え形態を、表1の15の選択したペプチドのすべてについてクローニングした。本発明者らは、scCMV-EGFP導入遺伝子(CMV:サイトメガロウイルスプロモーター)と共にパッケージした。2つの変異体(Cap8及びCap10)を除いて、カプシドは、すべて1011~1012vg/mlの力価で適切にパッケージした。成体マウスへの硝子体内注射の3週間後、主に視細胞における強力な発現がCap3、Cap5、Cap7、Cap9、Cap11、Cap13及びCap14について観察された(表1、図1~3)が、さらに双極細胞、アマクリン細胞及びミュラー細胞などの網膜内層の細胞においていくらかの発現が観察され、網膜神経節細胞ではほとんど観察されなかった。進化したAAV2変異体でもあり(Dalkara et al.,Sci Transl Med,2013.5:p.189ra76.)、硝子体内注射について現在、最先端であると考えられるAAV2(7m8)の生産力との直接的な比較において、本発明者らの新規な変異体は、有意に良好に網膜に浸透し、有意により多くの視細胞を形質導入したが、神経節細胞は、有意により少なかった(図1、図1~3)。上記の結果は、8つの予め選択した変異体(Cap3、Cap5、Cap7、Cap9 Cap11、Cap13及びCap14;表1)をさらにschEf1a-EGFP-mCitrine導入遺伝子(hEf1a:ヒトEf1aプロモーター、「強い」天然の哺乳動物のユビキタスプロモーター)と共にパッケージし、同等の力価の1×1011vg/mlを成体マウスに硝子体内注射することによって確認された。
Example 3 Determination of Novel Capsid Mutants Recombinant forms of AAV2(M6)~7mer~ were cloned for all 15 selected peptides of Table 1. We packaged with the scCMV-EGFP transgene (CMV: cytomegalovirus promoter). Except for two mutants (Cap8 and Cap10), all capsids packaged properly with titers of 10 11 -10 12 vg/ml. Three weeks after intravitreal injection into adult mice, strong expression was observed for Cap3, Cap5, Cap7, Cap9, Cap11, Cap13 and Cap14, mainly in photoreceptors (Table 1, FIGS. 1-3), but also Some expression was observed in cells of the inner retinal layer such as bipolar cells, amacrine cells and Müller cells, and very little in retinal ganglion cells. A direct link with the productivity of AAV2 (7m8), which is also an evolved AAV2 variant (Dalkara et al., Sci Transl Med, 2013.5:p.189ra76.) and is considered to be currently state-of-the-art for intravitreal injection. In a relative comparison, our novel mutant penetrated the retina significantly better and transduced significantly more photoreceptor cells, but significantly fewer ganglion cells (Fig. 1, 1-3). The above results demonstrate that eight preselected mutants (Cap3, Cap5, Cap7, Cap9 Cap11, Cap13 and Cap14; Table 1) were further transformed into the schEf1a-EGFP-mCitrine transgene (hEf1a: human Ef1a promoter, "strong" natural ubiquitous mammalian promoters) and was confirmed by intravitreal injection of equivalent titers of 1×10 11 vg/ml into adult mice.

同様に、新たな変異体は、同等の力価のコントロールAAV2(M6)及びAAV(7m8)よりも有意に多い数の視細胞を形質導入した。結果的に、選択された変異体は、AAV2(M6)及びAAV2(7m8)と比較して優れた内境界膜及び網膜浸透特性を有し、外顆粒層(ONL)において視細胞を形質導入するのに有意により有効であると思われる(図1)。 Similarly, the new mutants transduced significantly higher numbers of photoreceptors than controls AAV2 (M6) and AAV (7m8) of comparable titers. Consequently, selected mutants transduce photoreceptors in the outer nuclear layer (ONL) with superior internal limiting membrane and retinal penetration properties compared to AAV2(M6) and AAV2(7m8). (Fig. 1).

scCMV-EGFP及びschEf1a-EGFPと共にパッケージし、3E+10vg/mlで注射したCap14は、同じ低用量で注射したAAV2(7m8)よりも有意に良好に(図1、2)、1E+12vg/mlのマウスにおいて典型的に使用される最小限の用量でAAV2(7m8)よりもさらに良好に機能した。これは、毒性及び免疫反応の問題を低下させるために患者においてより低用量を使用する観点から有望である。 Cap14 packaged with scCMV-EGFP and schEf1a-EGFP and injected at 3E+10 vg/ml performed significantly better than AAV2(7m8) injected at the same low dose (FIGS. 1, 2), compared to typical in mice at 1E+12 vg/ml. It performed even better than AAV2(7m8) at the lowest doses commonly used. This is promising in terms of using lower doses in patients to reduce toxicity and immune response issues.

Figure 2023504773000001
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15の選択されたクローンのすべては、C57BL/6_Opto-mGluR6マウスの単離ON型双極細胞画分から配列決定した60,884ペプチドのうちで上位67にランクした(van Wyk et al.,PLoS Biol,2015.13(5):p.e1002143)。 All 15 selected clones ranked among the top 67 out of 60,884 peptides sequenced from isolated ON bipolar cell fractions of C57BL/6_Opto-mGluR6 mice (van Wyk et al., PLoS Biol. 2015.13(5): p.e1002143).

Figure 2023504773000002
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ライブラリーのCap遺伝子は、VP3(グレーの配列)からなり、チロシンからフェニルアラニンへの(Y-F)突然変異に下線を引き、塩基対ナンバリングは、全VP1配列を指す。
The Cap gene of the library consists of VP3 (grey sequence), the tyrosine to phenylalanine (YF) mutation is underlined, and the base pair numbering refers to the entire VP1 sequence.

Claims (17)

アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、AAV血清型2カプシドの453位若しくは587~592位、詳細には587~592位、より詳細には587位又は別の血清型のAAVにおけるそれに相同な位置にペプチド挿入物を含み、前記ペプチド挿入物は、
SASEAST(Cap3;配列番号10)、DTRPHDQ(Cap5;配列番号11)、EHYNSTC(Cap7;配列番号12)、PNPNCTL(Cap9;配列番号13)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、CGESSYL(Cap12;配列番号15)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)
から選択され、詳細には、前記挿入物は、SASEAST(Cap3;配列番号10)、TPPSITA(Cap11;配列番号14)、PRTPHTA(Cap13;配列番号16)及びELCDGFA(Cap14;配列番号17)から選択される、アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチド。
An adeno-associated virus (AAV) capsid polypeptide that is at positions 453 or 587-592, particularly positions 587-592, more particularly position 587 of an AAV serotype 2 capsid or that of another serotype of AAV comprising a peptide insert at a homologous position, said peptide insert comprising:
SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), DTRPHDQ (Cap5; SEQ ID NO:11), EHYNSTC (Cap7; SEQ ID NO:12), PNPNCTL (Cap9; SEQ ID NO:13), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), CGESSYL (Cap12; number 15), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17)
in particular said insert is selected from SASEAST (Cap3; SEQ ID NO:10), TPPSITA (Cap11; SEQ ID NO:14), PRTPHTA (Cap13; SEQ ID NO:16) and ELCDGFA (Cap14; SEQ ID NO:17) adeno-associated virus (AAV) capsid polypeptide.
配列番号001に対して少なくとも(≧)85%の同一性、詳細には≧90%、より詳細には≧95%の同一性を有する配列を含むか又はそれから本質的になるアデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチドであって、
587、588、589、590、591又は592位、詳細には587、588又は589位、より詳細には587位の挿入物によって特徴付けられ、及び
前記挿入物は、配列番号10、11、12、13、14、15、16、17のいずれか1つから選択されるペプチド配列であるか又はそれを含む、アデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド。
An adeno-associated virus capsid polycomprising or consisting essentially of a sequence having at least (≧) 85% identity, particularly ≧90%, more particularly ≧95% identity to SEQ ID NO:001 a peptide,
characterized by an insert at position 587, 588, 589, 590, 591 or 592, particularly at position 587, 588 or 589, more particularly at position 587, and said insert comprises SEQ ID NO: 10, 11, 12 , 13, 14, 15, 16, 17. An adeno-associated virus capsid polypeptide which is or comprises a peptide sequence selected from any one of 13, 14, 15, 16, 17.
配列番号2~配列番号9から選択される配列の生物学的活性の少なくとも90%によって特徴付けられる、請求項2に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド。 3. The adeno-associated virus capsid polypeptide of claim 2, characterized by at least 90% of the biological activity of a sequence selected from SEQ ID NO:2-SEQ ID NO:9. 配列番号2~配列番号9から選択される配列であるか又はそれを含む、請求項2又は3に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド。 4. The adeno-associated virus capsid polypeptide of claim 2 or 3, which is or comprises a sequence selected from SEQ ID NO:2-SEQ ID NO:9. 配列番号2~配列番号9から選択されるアミノ酸配列を含むか又はそれから本質的になる、請求項1~4のいずれか一項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド。 5. The adeno-associated virus capsid polypeptide of any one of claims 1-4, comprising or consisting essentially of an amino acid sequence selected from SEQ ID NO:2-SEQ ID NO:9. a.252、272、444、500、700、704及び730位、詳細には252、272、444、500、704及び730位、より詳細には252、272、444、500、700及び730位のすべてにおける1つ又はいくつかのチロシンからフェニルアラニンへの置換、及び/又は
b.1つ又はいくつかのトレオニンからバリンへの置換、詳細にはT491V
によって特徴付けられるAAV2カプシドであるか、又は
AAV2カプシド以外のカプシドであり、及び前記カプシドは、上記のa.及びb.で述べられているように、前記カプシドの相同な位置における1つ若しくはいくつかのチロシンからフェニルアラニンへの置換及び/又は1つ若しくはいくつかのトレオニンからバリンへの置換によって特徴付けられる、請求項1又は2に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドポリペプチド。
a. at positions 252, 272, 444, 500, 700, 704 and 730, specifically at positions 252, 272, 444, 500, 704 and 730, more specifically at positions 252, 272, 444, 500, 700 and 730 one or several tyrosine to phenylalanine substitutions, and/or b. one or several threonine to valine substitutions, particularly T491V
or a capsid other than an AAV2 capsid, and said capsid is characterized by a. and b. characterized by one or several tyrosine to phenylalanine substitutions and/or one or several threonine to valine substitutions in homologous positions of the capsid as described in claim 1 or the adeno-associated virus capsid polypeptide according to 2.
請求項1~6のいずれか一項に記載のAAVカプシドポリペプチドをコードする核酸配列。 A nucleic acid sequence encoding an AAV capsid polypeptide according to any one of claims 1-6. 自己相補的又は一本鎖ベクターゲノム構造、特に自己相補的ベクターゲノムである、請求項7に記載の核酸配列。 8. A nucleic acid sequence according to claim 7, which is a self-complementary or single-stranded vector genome structure, in particular a self-complementary vector genome. 導入遺伝子を含む、請求項7又は8に記載の核酸配列。 9. A nucleic acid sequence according to claim 7 or 8, comprising a transgene. 前記導入遺伝子は、適切なタンパク質、siRNA、shRNA又はCRISPR/Cas-gRNAカセットの配列をコードする、請求項9に記載の核酸配列。 10. Nucleic acid sequence according to claim 9, wherein the transgene encodes a suitable protein, siRNA, shRNA or CRISPR/Cas-gRNA cassette sequence. 前記導入遺伝子は、光感受性タンパク質をコードする、請求項9に記載の核酸配列。 10. The nucleic acid sequence of claim 9, wherein said transgene encodes a light sensitive protein. 前記導入遺伝子は、哺乳動物細胞、詳細には網膜細胞、より詳細にはヒト網膜細胞において作動可能なプロモーター配列の制御下にある、請求項9~11のいずれか一項に記載の核酸配列。 A nucleic acid sequence according to any one of claims 9 to 11, wherein said transgene is under the control of a promoter sequence operable in mammalian cells, particularly retinal cells, more particularly human retinal cells. 前記プロモーターは、ユビキタス又は細胞特異的プロモーターである、請求項12に記載の核酸配列。 13. The nucleic acid sequence of claim 12, wherein said promoter is a ubiquitous or cell-specific promoter. 前記プロモーターは、CMV最初期プロモーター又はhEf1aプロモーターから選択される、請求項12に記載の核酸配列。 13. The nucleic acid sequence of claim 12, wherein said promoter is selected from the CMV immediate early promoter or the hEf1a promoter. 医療において/薬剤として使用するための、請求項1~6のいずれか一項に記載のAAVカプシドポリペプチド及び請求項7~14のいずれか一項に記載の核酸配列から選択される作用物質。 An agent selected from an AAV capsid polypeptide according to any one of claims 1 to 6 and a nucleic acid sequence according to any one of claims 7 to 14 for use in medicine/as a medicament. a.網膜細胞又は網膜色素上皮細胞、及び/又は
b.視細胞、双極細胞、神経節細胞又はアマクリン細胞
を冒す状態の治療において使用するための、請求項1~6のいずれか一項に記載のAAVカプシドポリペプチド及び請求項7~14のいずれか一項に記載の核酸配列から選択される作用物質。
a. retinal cells or retinal pigment epithelial cells, and/or b. An AAV capsid polypeptide according to any one of claims 1 to 6 and any one of claims 7 to 14 for use in the treatment of a condition affecting photoreceptors, bipolar cells, ganglion cells or amacrine cells. An agent selected from the nucleic acid sequences described in Clause.
請求項15又は16に記載の使用のいずれかのための、請求項1~6のいずれか一項に記載のAAVカプシドポリペプチド及び請求項7~14のいずれか一項に記載の核酸配列から選択される作用物質であって、
a.硝子体内投与、詳細には硝子体内注射、又は
b.網膜下投与
によって投与される作用物質。
from an AAV capsid polypeptide according to any one of claims 1-6 and a nucleic acid sequence according to any one of claims 7-14, for any of the uses according to claims 15 or 16 A selected agent comprising
a. intravitreal administration, particularly intravitreal injection, or b. Agents administered by subretinal administration.
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